(57)【要約】【課題】金属線コイルの特定の巻き方とし、磁力線を均一に発生させ、金属面状発熱体を均一に加熱でき、工事費用も安く、消費電力も低い面状誘導発熱装置を提供する。【解決手段】本発明の面状誘導発熱装置は、金属線(1)をコイル(20)に形成して面状に配置し、その上に面状発熱体を配置した面状誘導発熱装置であって、前記金属線(1)は、１回巻き又は複数回巻きコイルが複数個、面方向に配置されており、隣り合う金属線(1a,7a)の電流の向きは同一であり、隣り合うコイル間の磁束の方向(21,22)が互いに逆である。面状発熱体としては、金属プレート、金属箔を使用することが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属線をコイルに形成して面状に配置し、その上に面状発熱体を配置した面状誘導発熱装置であって、
前記金属線は、１回巻き又は複数回巻きコイルが複数個、面方向に配置されており、隣り合う金属線の電流の向きは同一であり、隣り合うコイル間の磁束の方向が互いに逆であることを特徴とする面状誘導発熱装置。
【請求項２】
前記金属線コイルは、最初の列においては、開始点のループから端のループまで互い違いの半円を描いて行き、端のループで折り返して開始点のループまで残りの半円を描いてターンし、
次に横の列に移動して、前の列とは反対方向に一端のループから他端のループまで互い違いの半円を描いて行き、端のループで折り返して一端のループまで残りの半円を描いてターンし、
以後同様にループを形成する請求項１に記載の面状誘導発熱装置。
【請求項３】
前記面状に配置された金属線コイルに対して、面状発熱体が複数枚面方向に配置されている請求項１又は２に記載の面状誘導発熱装置。
【請求項４】
前記面状に配置された金属線コイルに対して、面状発熱体が複数枚、絶縁層を介して垂直方向に積層されている請求項１〜３のいずれかに記載の面状誘導発熱装置。
【請求項５】
前記面状誘導発熱装置は、床暖房器に組み込まれており、前記金属線コイルはフローリング材の下に配置され、前記面状発熱体はフローリング材の中に挟み込まれている請求項１〜４のいずれかに記載の面状誘導発熱装置。
【請求項６】
前記面状発熱体は、金属プレート又は金属箔である請求項１〜５のいずれかに記載の面状誘導発熱装置。
【請求項７】
前記金属線は、フローリング材の下に設置された下地床材の溝の中に配線されてコイルを形成している請求項１〜６のいずれかに記載の面状誘導発熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床暖房器、壁暖房器、浴室暖房器、融雪道路装置、融雪屋根装置、発酵装置などに有用な面状誘導発熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、老齢化が進み、フローリング等を加熱する床暖房装置の要望が高い。従来の床暖房機は、温水を循環させたり、電気抵抗式加熱装置が主に使用されている。温水の循環装置は、設置のための工事費用が高く、そのうえ内部に水垢が溜まってくるので２〜３年ごとに洗浄のメンテナンスが必要であり、維持管理費も高いという問題がある。電気抵抗式加熱装置は、現場施行の工事が多く工事費用が高く、そのうえ電力消費量が大きく電気代も高いという問題がある。また、下記特許文献１では誘導加熱方式を用いて浴室暖房することが提案されている。
【特許文献１】特開平９―８８３１９号公報（図５、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、前記特許文献１の誘導加熱方式は、金属線コイルが渦巻き型であるので、磁力線が均一に発生せず、均一加熱が困難であるという問題があった。
【０００４】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、金属線コイルの巻き方を工夫し、磁力線を均一に発生させ、金属面状発熱体を均一に加熱でき、工事費用も安く、消費電力も低い面状誘導発熱装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の面状誘導発熱装置は、金属線をコイルに形成して面状に配置し、その上に面状発熱体を配置した面状誘導発熱装置であって、前記金属線は、１回巻き又は複数回巻きコイルが複数個、面方向に配置されており、隣り合う金属線の電流の向きは同一であり、隣り合うコイル間の磁束の方向が互いに逆であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、金属線コイルとして１回巻き又は複数回巻きループを複数個、面方向に配置し、隣り合う金属線の電流の向きを同一とし、隣り合うループ間の磁束の方向を互いに逆になるようにしたことにより、磁力線を均一に発生させ、上方に配置した面状発熱体を均一に加熱でき、工事費用も安く、消費電力も低い面状誘導発熱装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明において、隣り合う金属線の電流の向きを同一とし、隣り合うループ間の磁束の方向を互いに逆になるようにするには、例えば金属線コイルは、最初の列においては、開始点のループから端のループまで互い違いの半円を描いて行き、端のループで折り返して開始点のループまで残りの半円を描いてターンし、次に横の列に移動して、前の列とは反対方向に一端のループから他端のループまで互い違いの半円を描いて行き、端のループで折り返して一端のループまで残りの半円を描いてターンし、以後同様にループを形成させる。
【０００８】
一例として、図１に示すように、最初の列においては、リード線１を、開始点のループ１ａから端のループ６ａまで互い違いの半円を描いて行き、端のループ６ｂで折り返して開始点のループ１ｂまで残りの半円を描いてターンさせる。次に横の列に移動して、前の列とは反対方向に互い違いの半円を描いて一端のループ７ａから他端のループ１２ａまで行き、端のループ１２ｂで折り返して一端のループ７ｂまで残りの半円を描いてターンし、以後同様にループを形成する。このようにすると、隣り合う金属線の電流の向きは同一となり、隣り合うループ間の磁束の方向は互いに逆になる。図１において矢印は電流の向きを示し、２１は上向きの磁力、２２は下向きの磁力を示す。
【０００９】
なお金属線コイルを構成するリード線１は、通常の絶縁物で被覆された電線を使用できる。例えば１２Ａ以下の電流を流す場合は、断面積が２ｍｍ2のＩＶ線（銅線）を使用できる。この金属線コイルは、１回巻きでもよいし、複数回巻いても良い。複数回巻きにした場合は、１回巻きに比べて同一面積でパワーを大きくしたい場合に有利である。巻き方としては、同じラインを２回通過させることで２回巻きができる。３回以上も同様にできる。
【００１０】
本発明において、前記面状に配置された金属線コイルに対して、面状発熱体が複数枚面方向に配置されていることが好ましい。このようにすると、金属線コイルを例えば縦：９０ｃｍ、横：９０ｃｍの面積とし、これを２枚横に並べ、その上のフローリング材は縦：３０ｃｍ、横：１８０ｃｍの規格化されたものを３枚横に並べて使用できる。面状発熱体としては、金属プレート、金属箔、炭素繊維シート等如何なるものでも使用できるが、コストの面からすると、金属プレート又は金属箔が好ましい。例えば、鉄板、トタン板、アルミニウム板、アルミニウム箔などを使用できる。
【００１１】
前記面状に配置された金属線コイルに対して、面状発熱体が複数枚、絶縁層を介して垂直方向に積層されていることが好ましい。このようにすると、金属線コイルに近い面状発熱体は加熱板となり、金属線コイルから離れた面状発熱体は電磁シールドの作用及び均熱板の作用を発揮する。なお電磁シールドの作用及び均熱板の作用をする面状発熱体も鉄板、トタン板、アルミニウム板、アルミニウム箔などを使用できる。
【００１２】
前記面状誘導発熱装置を床暖房器に応用した場合は、前記金属線コイルはフローリング材の下に配置され、前記金属面状発熱体はフローリング材の中に挟み込むことが好ましい。
【００１３】
また、前記金属線は、フローリング材の下に設置された下地床材の溝の中に配線されてコイルを形成していることが好ましい。このようにすると、現場施行の際に、常に同一のコイルを形成できる。
【００１４】
図２〜図３は一般住宅用の床暖房装置３０の一例である。床下地材として、大引３５と根太３４と断熱材３６を組み込み、その上に下地床材３７に溝加工を施し、溝の中に図１に示す金属線コイル２０を配線したものを置く。この配線は現場で施行しても良いし、予め工場で作成し絶縁シートに貼り付けておき、現場では広げるだけにしておいてもよい。次にフローリング材３１を組み込む。フローリング材３１には、図２に示すように金属面状発熱体３２を挟んでおくか、又は図３に示すように金属面状発熱体３２とその上の電磁シールド用と均熱用の金属板３３又は金属箔を挟んでおく。
【００１５】
図４〜図５は高層マンションなどのコンクリート床に直貼する床暖房装置４０の一例である。コンクリート床４１の上に断熱材４２を置き、その上に金属線コイル２０を配線した下地床材３７を置く。その上に図１に示す金属線コイル２０を配線する。図２〜図３と同様に次にフローリング材３１を組み込む。
【００１６】
図６は本実施形態の床暖房装置の電気回路図である。ＤＣ電源５１とインバータ５２とワークコイル５３を接続する。ワークコイル５３は、金属線コイル２０に相当する。５４はワークであり、金属面状発熱体３２とその上の電磁シールド用と均熱用の金属板３３又は金属箔に相当する。
【実施例】
【００１７】
以下実施例、比較例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００１８】
（実施例１）
断面積が２ｍｍ2のＩＶ線を使用して、図１に示すコイルを作成した。１つのコイルの直径を１４．２ｃｍとし、縦６個、横６列、合計３６個のコイルとした。コイルが存在する全体の面積は縦８５ｃｍ、横８５ｃｍとした。このコイルは、溝加工した下地床材３７の溝の中に置いた。下地床材の面積は縦９０ｃｍ、横９０ｃｍとした。この大きさの下地床材を２つ横に並べた。この上に図２〜図３に示すようにフローリング材３１を載せた。フローリング材３１の１ユニットの大きさは、縦３０．３ｃｍ（０．３ｃｍは横同士のフローリング材の結合部分で重なる長さ。）、横１８０ｃｍであり、これを３枚長方形となるように載せた。フローリング材の有効加熱面積は、縦９０ｃｍ、横１８０ｃｍであった。フローリング材３１の厚さは１２ｍｍであり、この中に等間隔で厚み０．４ｍｍのトタン板２枚を金属面状発熱体３２とその上の電磁シールド用と均熱用の金属板３３として貼り合わせたものを用いた。供給電力は１５０Ｗ〜２００Ｗとし、２５Ｖ、２０〜３０ｋＨｚの電力をインバータを介してコイルに供給した。温度調整用センサーは中央付近のコイルのほぼ真中に配置し、インバータの出力にフィードバックをかけて所定の温度（４０℃）にコントロールした。全体の温度分布を測定するため、金属面状発熱体３２の表面にアトランダムに１０箇所温度センサーを配置し、温度測定した。その結果、４０℃±５℃に収まっており、良好な均一加熱であることが確認できた。さらに、人体に接触するフローリング材表面の温度分布を測定するため、接触式センサー温度計にてフローリング表面の加熱有効面積内をアトランダムに３０箇所測定した結果、温度分布は３２℃±１℃に収まっており、良好な均一加熱であることが確認できた。
【００１９】
また、工事現場において、電気配線及び結線工事が少なく工事費用は安く、消費電力も低いことが確認できた。なお、加熱面積を大きくする場合は、金属線コイル２０を配線した下地床材３７を９０ｃｍ角毎に増加させることができる。
【００２０】
（比較例１）
断面積が２ｍｍ2のＩＶ線を使用して、図７に示す渦巻状のコイルを作成した。水平線に位置する金属線がジグザグになっているのは、フローリング材は上から釘を打ち付ける場合があるので、それを避けるためである。コイル以外は実施例１と同様とした。
【００２１】
その結果、測定温度は４０℃±２５℃であり、温度むらが大きくて実用化は困難であると判断した。
【００２２】
（比較例２）
断面積が２ｍｍ2のＩＶ線を使用して、図８に示すコイルを作成した。各コイルは同一方向に巻いているので、１回半又は１回と３／４回巻きとし、１つのコイルは直径約９ｃｍの大きさとした。コイル以外は実施例１と同様とした。
【００２３】
その結果、測定温度は４０℃±１５℃であり、温度むらが大きくて実用化は困難であると判断した。
【００２４】
以上の実施例では床暖房器について説明したが、本発明はこれに限られず、壁暖房器、浴室暖房器、融雪道路装置、融雪屋根装置、発酵装置などに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例における金属線コイルの形状を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施例における面状誘導発熱装置を示す斜視図である。
【図３】同、断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態における面状誘導発熱装置を示す斜視図である。
【図５】同、断面図である。
【図６】本発明の一実施例における面状誘導発熱装置の電気回路図である。
【図７】比較例１における金属線コイルの形状を示す平面図である。
【図８】比較例２における金属線コイルの形状を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  金属リード線
１ａ〜１２ｂ，２０  金属線コイル
２１  上向きの磁力
２２  下向きの磁力
３０，４０  床暖房装置
３１  フローリング材
３２  金属面状発熱体
３３  電磁シールド用と均熱用の金属板
３４  根太
３５  大引
３６，４２  断熱材
３７  下地床材
４１  コンクリート床
５１  ＤＣ電源
５２  インバータ
５３  ワークコイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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